Введение к работе
Актуальность проблемы. Одной из вагсяых задач современной науки является освоение новых источников энергии, способных заменить истощающиеся запасы ископаемых органических топлив. Практически неограниченными ресурсами обладает солнечная энергия, основная проблема в использовании которой заключена в разработке экономичных способов ее концентрации, преобразования и хранения, С этой точки зрения одним из самых экономичных способов запасания солнечной энергии является ее прямое фотокаталитическое преобразование в химическую энергию топлив, среди которых одним из наиболее перспективных считается молекулярный водород. Самым простым, доступным и дешевым источником получения водорода является вода, однако, при этом замкнутый фотокаталиткческий цикл ее разложения неизбежно включает.стадию окисления воды до дикислорода.
В настоящее время в качестве фотокатализатора разло«ения воды на водород и кислород широко используется и исследуется трис-бипиридильный комплекс рутения ЬиСьру),2*, который под действием света в присутствии подходящих акцепторов электрона переходит в одноэлектронный окислитель Ru(bpy)5^+, способный в присутствии катализатора окислять воду до дикислорода. Однако окисление воды этим комплексом почти всегда сопровождается побочным процессом внутримолекулярного окисления собственных лигандов. Кроме того, ки(Ьру)7^" ыоает окислять и другие органические составляющие сложных фотокаталитических систем. Поэтому в настоящее время важкий задачей является поиск не только активных, но и высокоселективных катализаторов реакции окисления воды.
Наиболее широкое применение сейчас имеют гетерогенные катализаторы на основе благородных металлов (r
Цель настоящей работы - получение гетерогенных катализа-, торов реакции окисления воды на основе оксидов и гидроксидов неблагородных металлов, поиск путей регулирозалия их салек- .
ТХВНОСТИ, 3 COU ЧИСЛО С ПОПОВЫ* T.l ІОйХІ'.КЗЬ'-'ҐЛ '.ІЗ СГЄЧ'ЛЧС- '
ких смолах-ионообкенииках разної природы в качестве носителей, выявление некоторых деталей и особенностей каталитического
действия гидроксидов.
Научная новизна. В работе показана возаоаность использования в качестве казэтизаторов реакции онхсз&иля воды рада бинарных оксидов неблагородных иетадлов со структурой шпинели. На основании предполокенкя о гидроксилировениа поверхности оксидных катализаторов в всднкх растворах получен ряд двух-компонентных гидронсидов, входядах в состав этих шпинелей ионов металлов и показано, что они также являются селективными катализаторами выделения кислорода из воды. Впервые обнаружено влияние на селективность гидроксидов железа и кобальта добавок каталитически неактивных ионов АІ(Ш), Се(1У), Sn (ІУ), Ті(ІУ). Найдено, что значительные изменения селективности гидроксидних соединений железа и кобальта происходят также при их иммобилизации на ионообменных смолах и при изменении природы носителя.
Впервые высказано предположение о взаимосвязи между кислотными свойствами поверхностных гидроксидионов гидроксидных катализаторов в их селективностью.
Практическая ценность. Обнаруженное влияние добавок каталитически неактивних ионов на селективность гидроксидов Со (Ш) и Fe(lil) открывает возможности для поиска и создания большого ряда селективных катализаторов, действующих в широком интервале рН. В работе показано, что иилобилизация гидрокоид-'; ных соединений кобальта на ионитах позволяет получать катализаторы с очень малым содержанием активного компонента (^-1%), при этом на селективность таких катализаторов можно влиять как добавками ионов других металлов, тан к вариацией природы ' носителя. Полученные экспериментзльнке данные об образовании химических соединений иежду двумя гвдроксидаот на стадии их осаждения могут представлять интерес для хикки гидроксидов и соответствующих им оксидов (в той числе при получении оксидных, катализаторов).
Апробация работы. Основные результетк дгссєртацві. обсуждены на проблемных семинарах отдела "$vzv.KQ-r.::-r.i4eczae кето-ды исследования катализаторов" Института катализа СО АН СССР, на Всесоюзной конференции вОкітслитєльно-їоссп\шовїгтєдьне:є
реакции в воднь'х растворах" (Черноголовка, 1984), на Республиканской конференции молодых ученых (Душанбе, 1984), на У Международном симпозиуме по связи между гомогенным и гетерогенным катализом (Новосибирск, 1986) и на ІУ Всесоюзной конференции по механизму каталитических реакций (Москва, 1986).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 8 печатных работ.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 130 стр. машинописного текста, содержит К рисунков и 27 таблиц. Работа состоит из введения, четырех глав, выводов и списка цитированной литературы, ко торг?, включает 135 названий.